انرژی خورشیدی ساده
نور حاوی انرژی است. هنگامی که نور به یک هادی (یا نیمه هادی) برخورد می کند، بخشی از انرژی به الکترون های متحرک تبدیل می شود و جریان ایجاد می کند . ما می توانیم با استفاده از سلول های خورشیدی (معروف به سلول های فتوولتائیک) جریان را مهار کنیم . هنگامی که خورشید به یک سلول خورشیدی می تابد، جریان خروجی عمدتاً ثابت است که به عنوان جریان مستقیم DC شناخته می شود . استفاده از DC آسان است و برای شارژ باتری ها و تغذیه میکروکنترلرها عالی است، اما استفاده از DC از سلول های خورشیدی می تواند مشکل باشد.
پنل های خورشیدی انواع مختلفی دارند. هنگام خرید پنل های خورشیدی برای سیستم خود، چند مشخصات وجود دارد که باید رعایت کنید. مشخصات زیر به Solar Cell Huge اشاره دارد که در بالا نشان داده شده است.
- محدوده ولتاژ خروجی: پنل بالا بسته به شدت نور و آنچه که به پنل خورشیدی وصل کرده اید (یعنی بار) ولتاژی بین 0 تا 10 ولت خروجی می دهد. شما باید مطمئن شوید که هر چیزی را که به پنل خورشیدی متصل میکنید حداکثر 10 ولت را تحمل کند. به این ولتاژ مدار باز می گویند.
- توان: 5.2 وات کل توانی است که این پنل خورشیدی می تواند با حداکثر کارایی خود ارائه دهد. پنل خورشیدی در نقطه ای به نام نقطه حداکثر توان کارآمدتر است ، که در کمال تعجب ولتاژ حداکثر، 10 ولت نیست، اما کمی کمتر، 8 ولت است. هنگامی که پنل حداکثر توان خود را فراهم می کند، جریان مصرفی حدود 650 میلی آمپر است. به این جریان اتصال کوتاه می گویند. 8 ولت را در 0.650 آمپر ضرب کنید و 5.2 وات دریافت می کنید.
- حداکثر نقطه توان: بدون بار (هیچ چیز به سلول خورشیدی متصل نیست)، در نور کامل خورشید CO، پانل خورشیدی حدود 10 ولت (Voc) خروجی خواهد داشت. هنگامی که شروع به کشیدن جریان بیشتر می کنید (افزایش بار)، ولتاژ شروع به کاهش می کند و راندمان پنل خورشیدی به نقطه ای شیرین برخورد می کند و سپس کاهش می یابد.
نقطه شیرین برای عملکرد حداکثر نقطه قدرت (منحنی بالای آبی) نامیده می شود و برای این پانل خاص حدود 8 ولت @ 650 میلی آمپر است. سیستم های پیشرفته انرژی خورشیدی از کنترل کننده های MPPT برای نظارت و تعادل سیستم برای حفظ حداکثر نقطه توان استفاده می کنند. برای بررسی اینکه آیا سیستم شما در این نقطه است، کافی است ولتاژ سلول خورشیدی را با بار متصل اندازه گیری کنید تا ببینید آیا نزدیک به 8 ولت هستید یا خیر. اگر دقیقاً در نقطه ماکزیمم توان قرار نگیرید، کار چندان مهمی نیست، پنل همچنان کار می کند، اما کارایی شما را از دست خواهید داد. توجه داشته باشید، در آزمایش ما، شاهد اتصال کوتاه 550 میلی آمپر (Isc) بودیم که خارج از حداکثر نقطه قدرت است.
اگر می خواهید از این پنل خورشیدی برای تغذیه RedBoard خود استفاده کنید، مطمئن شوید که تنظیم کننده ولتاژ می تواند حداکثر 10 ولت ورودی را تحمل کند (که می کند). تقریباً به همین سادگی است. در واقع، پنل خورشیدی در بیشتر مواقع در معرض نور مستقیم خورشید قرار نخواهد گرفت و این پنل می تواند در روزهای سایه، کمتر از 100 میلی آمپر یا کمتر را تامین کند. RedBoard که طرح چشمک زدن را اجرا می کند (چشمک زدن LED روی برد) حداکثر جریان 60 میلی آمپر را می کشد. این راهاندازی فضای زیادی را برای سختافزار اضافی، به دلیل مصرف انرژی ناسازگار و محدود از پانل، نمیدهد.
برای جزئیات بیشتر: انرژی خورشیدی ساده
در ادامه، متن انگلیسی این مطلب را میتوانید مشاهده نمایید:
Simple Solar Power
Light contains energy. When light hits a conductor (or semiconductor) some of the energy is translated into moving electrons, creating current. We can harness the current using solar cells (aka photovoltaic cells). When the sun shines on a solar cell, the current output is mostly constant, which is known as direct current, DC. DC is easy to use and great for charging batteries and powering microcontrollers, but using DC from solar cells can be tricky.
Solar panels come in many varieties. When shopping for solar panels for your system, there are a few specifications you need to follow. The specs below will refer to the Solar Cell Huge, shown above.
- Output voltage range: The panel above will output a voltage between 0V and 10V depending on the intensity of light and what you have attached to the solar panel (i.e. the load). You will need to make sure whatever you attach to the solar panel will be able to handle at most, 10V. This is called the open circuit voltage.
- Power: 5.2 Watts is the total power this solar panel can deliver at its maximum efficiency. The solar panel is most efficient at a point called the maximum power point, which is surprisingly not the maximum voltage, 10V, but a little less, 8V. When the panel provides its peak power, the current draw is around 650mA. This is called the short circuit current. Multiply 8V by 0.650A and you get 5.2W.
- Maximum power point: With no load (nothing connected to the solar cell), in full CO sunlight, the solar panel will output around 10V (Voc). When you start to draw more current (increasing load), the voltage starts to decrease, and the efficiency of the solar panel hits a sweet spot, then tapers off.
The sweet spot for operation is called the maximum power point (top of blue curve) and is around 8V @ 650mA for this specific panel. Sophisticated solar power systems use MPPT controllers to monitor and balance the system to maintain the max power point. To check if your system is at this point, simply measure the voltage on the solar cell with your load attached to see if you are close to 8V. It isn’t too big of a deal if you are not exactly at the maximum power point, the panel will still work, but you will be losing efficiency. Notice, in our testing, we saw 550mA short circuit (Isc), which is outside of the maximum power point.
If you wanted to use this solar panel to power your RedBoard, make sure the voltage regulator can handle at most 10V on the input (which it does). It is almost this simple. Realistically, the solar panel will not be in direct sunlight most of the time and the panel could provide as little as 100mA or less on shady days. The RedBoard running the blink sketch (blinking the on board LED) draws a peak current of 60mA. This setup will not allow much room for additional hardware, due to the inconsistent and limited power draw from the panel.
For more detail: Simple Solar Power